EP1871002A2 - Verstellantrieb zum Verstellen mindestens eines beweglichen Teils in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

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EP1871002A2
EP1871002A2 EP20070106895 EP07106895A EP1871002A2 EP 1871002 A2 EP1871002 A2 EP 1871002A2 EP 20070106895 EP20070106895 EP 20070106895 EP 07106895 A EP07106895 A EP 07106895A EP 1871002 A2 EP1871002 A2 EP 1871002A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
adjusting drive
motor
drive
adjusting
control electronics
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20070106895
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kilian Kriener
Juergen Harnisch-Scheuermann
Reinhold Weible
Juergen Klein
Sven Flammuth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37094—Hall sensor
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45018—Car, auto, vehicle

Definitions

  • the invention relates to an adjusting drive for adjusting at least one movable part in a motor vehicle and an adjusting actuator having air flap plate.
  • adjusting drives consisting of a DC motor and a reduction gear, for the adjustment of moving parts, such as seats, sunroofs, windows or air distribution flaps an air conditioner used.
  • the control of the position and the displacement speed of the movable part are accomplished by means of various electronic circuits and circuits for power supply and position detection.
  • An air damper in which a microcomputer and an electronic control unit are integrated in a common control device in order to reduce the number of cable connections required between the damper and the control device and the production costs and costs.
  • the control device comprises a data interface for transmitting the rotational speed of an electric motor integrated in the air flap actuator and a control signal generated by the microcomputer for power electronics for controlling the electric motor.
  • a position correction circuit for controlling the position is provided to correct errors caused by over-rotation of the electric motor or by an adjustment of the Lucasklappenstellers.
  • control device has a protective circuit intended to prevent destruction of the air damper actuator by excess temperatures due to excessive currents, overload or short circuit between the air damper actuator and the control device.
  • control device includes the aforementioned power electronics for driving the electric motor and a breaker circuit which cooperates with the position correction circuit.
  • the control device and the air damper plate are connected to each other via a two-wire line with a length of one to five meters.
  • the adjusting drive according to the invention for adjusting a movable part in a motor vehicle comprises at least one output element for adjusting the movable part, a DC motor, in particular a DC collector motor, for driving the output element via a motor shaft, control electronics for driving the DC motor, a rotational angle sensor electrically connected to the control electronics for detecting rotational angles of the motor shaft, a data interface for receiving at least one rotational angle setpoint, a desired rotational speed and / or a desired direction of rotation and for transmitting a drive state, a power supply connection for supplying the adjusting drive with energy and a housing surrounding the adjusting drive.
  • a DC motor in particular a DC collector motor
  • control electronics for driving the DC motor
  • a rotational angle sensor electrically connected to the control electronics for detecting rotational angles of the motor shaft
  • a data interface for receiving at least one rotational angle setpoint, a desired rotational speed and / or a desired direction of rotation and for transmitting a drive state
  • a power supply connection for
  • the integration of all mechanical and electronic components of the adjustment drive in a common housing results in the advantage of a significantly reduced system price in conjunction with the saving of installation space and weight.
  • the adjusting drive according to the invention allows the best possible use of the components, for example, by interference, which can be caused by a long cable connection between the electromechanical drive part and the control electronics, effectively avoided and consequently over the prior art operation with increased reliability is possible.
  • the control electronics drives the DC motor via a power electronics with a pulse width modulated signal, wherein the frequency of the pulse width modulated signal is about 20 kHz to an audible clocking to avoid.
  • the control electronics controls the power electronics in addition advantageously low-frequency with a frequency between about 5 Hz and about 25 Hz.
  • the power electronics comprises a full bridge circuit for driving the DC motor, wherein even in the case of a 12-volt electrical system, the DC motor is designed as a 6-volt DC motor to always despite a fluctuating supply voltage to have the rated torque available and when needed To operate the DC motor with higher torque.
  • control electronics adjusts it to the ambient conditions. It is further provided that the control electronics causes a reversal of the DC motor in a blocking of the adjustment and / or the movable part, in order subsequently to overcome the obstacle or the cause of the blockage with maximum motor voltage.
  • control electronics always causes a start of the target position of the movable part from the same direction. Furthermore, the control electronics on a logic for detecting an unintended change in position of the movable part. As soon as the control electronics detects such an unintended change in position, it carries out a calibration run of the DC motor and thus ensures safe and reliable operation of the adjusting drive. Likewise, it is provided that the control electronics controls or regulates the speed of the DC motor as a function of the distance to the respective target position of the movable part.
  • a rotation angle feedback of the electric motor can be realized by means of a rotation angle sensor, which is designed as a stationary Hall sensor, wherein the rotation angle detected by a non-rotatably mounted on the motor shaft, segmented magnetic ring without contact become.
  • the control electronics of the adjustment drive is arranged on a printed circuit board and consists of at least one ASIC, a filter against electromagnetic interference, an energy buffer, an electrostatic discharge protection device and the rotation angle sensor.
  • the filter has at least one series resistor and a capacitor against electromagnetic interference
  • the ASIC comprises at least the data interface, the power electronics, a voltage regulator, a memory, an A / D converter, a microcontroller and a monitoring device monitoring the microcontroller.
  • the circuit board In order to ensure a simple and fast connection of the adjusting drive to a bus system of the motor vehicle, the circuit board also has electrical contacts for the data interface and the power supply connection.
  • a particularly advantageous bus system in this context represents the known LIN bus, so that the data interface is designed as a LIN bus interface. It is further provided that for simple and quick connection of the adjustment to the LIN bus, for example, in a necessary replacement or a new connection, the data interface performs an automatic addressing of the adjustment.
  • the housing of the adjusting drive has a recess for a rotatable, with the driven element in operative connection recording, which contains a through opening with formed on its opening circumference formations for transmitting the torque generated by the driven element.
  • the continuous opening provides a higher attack torque on the drive axle, and it is effectively avoided tilting of the adjustment relative to the drive axle. It is particularly advantageous if an outer circumference of the receptacle is guided through the recess. In this way, complex and expensive bearing designs can be avoided.
  • the plastic housing offers a significant weight advantage over metal housings.
  • the plastic housing consists of a lower shell and an upper shell or a lid, wherein the upper shell or the lid and the lower shell are locked together, screwed, glued or welded.
  • the lower shell is designed such that it has receptacles for the output element, the DC motor and the printed circuit board, wherein a housing part of the lower shell is formed as a plug or socket with the electrical contacts of the circuit board.
  • the plastic housing is advantageously designed such that, taking into account the material properties, the elasticity and damping properties of the housing parts and their attachment points, the structure-borne sound transmissions and the structure-borne noise are minimal.
  • the output element is designed as a mechanical transmission, in particular a reduction gear.
  • a transmission is required, for example, when the movable part is an air distribution flap, as used in motor vehicle air conditioning systems, so that the adjustment operates in this case as part of an air damper actuator.
  • the reduction gear usually consists of one or more gears.
  • the plastic housing advantageously has walls which extend in the axial direction of the gears and surround them in a defined, radial distance over a largest possible angular range.
  • the output element has a metal worm wheel and is in operative connection with a worm mounted in a rotationally fixed manner on the motor shaft.
  • the screw consists of a plastic-bonded magnetic material.
  • the screw made of the plastic-bonded magnetic material is magnetized at least over a defined axial region in such a way that it serves as a segmented magnetic encoder for the rotational angle sensor.
  • FIG. 1 shows a block diagram of the adjusting drive 10 according to the invention for adjusting a movable part 12 in a motor vehicle.
  • the following is at the moving part 12 is always assumed by an air distribution flap 14 of a motor vehicle air conditioning 16.
  • other movable parts 12 of the motor vehicle for example seats, sliding roofs, windows or the like, can also be moved with the adjusting drive 10.
  • the adjustment drive 10 is supplied with energy via a power supply connection 18, 20, wherein a supply contact 18 is connected to a supply voltage of a not shown energy source, for example a motor vehicle battery, and a ground contact 20 to ground GND. Furthermore, the adjustment drive has a data interface 22, which is preferably designed as a serial interface of a LIN bus system 24. By means of the data interface 22, at least one rotational angle desired value, a desired rotational speed and / or a desired rotational direction for controlling or controlling a DC motor 26, in particular a DC collector motor, by a higher-level control unit (master), not shown, are received. Likewise, the data interface 22 is suitable for sending a drive state of the adjustment drive 10 to the master.
  • the data interface 22 is part of a control electronics 28, which is used to control or control the DC motor 26 via a power electronics 30 by means of a pulse width modulation (PWM) with a frequency of, for example, about 20 kHz. If, when the air distributor flap 14 is moved out of the stop, an increased torque is required at low ambient temperatures, then the DC motor 26 can additionally be driven at low frequency with a frequency of 5 to 25 Hz, i. This low-frequency modulation is superimposed on the actual PWM, in order to better overcome the static friction moments.
  • PWM pulse width modulation
  • a segmented magnetic ring 34 Connected to the DC motor in a rotationally fixed manner on a motor shaft 32 is a segmented magnetic ring 34 whose segments consist of magnets of alternating polarity (N, S).
  • This magnetic ring 34 acts on a fixedly mounted rotation angle sensor 36, for example, a Hall sensor 38 or the like, which is electrically connected to the control electronics 28 and for non-contact detection of rotation angles of the motor shaft 32 is used.
  • the motor shaft 32 of the DC motor 26 is connected to an output element 40, which is designed as a mechanical reduction gear 42.
  • the adjustment 10 is surrounded by a housing 44 which is advantageously formed as a plastic housing 46.
  • a housing 44, 46 The design of the housing 44, 46 will be discussed in detail in connection with FIGS. 3 and 4.
  • FIG. 2 gives an overview of the electronics 48 used in the adjustment drive 10 for controlling the DC motor 26. This consists essentially of the already mentioned control electronics 28, the power electronics 30, the rotation angle sensor 36, a protection device against electrostatic discharge (ESD protection) 50 a filter connected to the supply voltage applied to the supply contact 18 against electromagnetic interference (EMC filter) 52 and an energy buffer 54th
  • the EMC filter is formed as a filter of the first order and constructed of a series resistor 56 and a capacitor 58, whereby filters of higher orders can be used.
  • the capacitor 58 of the EMC filter can additionally serve as an energy buffer 54 in order to bridge power supply breakdowns for short periods of time.
  • the voltage regulator 64 generates an ASIC-internal voltage of 3.3 V from the supply voltage of the motor vehicle (usually approximately 12 to 14 V) present at the supply contact 18. This serves to supply the ASIC 60 and as the reference voltage for the A / D-converter 68. Furthermore, the ASIC-internal voltage can also be used for an over-temperature detection logic, not shown, of the ASIC 60, which causes a shutdown of the adjustment 10 in the event of an overtemperature warning.
  • the data interface 22 is - as already mentioned above - designed as a serial interface of a LIN bus system 24. It therefore operates as a so-called LIN bus interface 74 in which the physical layer (LIN hardware) is implemented.
  • the LIN bus interface 74 consists of a LIN transceiver and a state machine (finite state machine). The latter recognizes the baud rate, detects message beginning and end and writes the byte received by the master in each case into special memory structures (Special Function Register) of the microcontroller 70, which is informed of the received byte with the aid of interrupts.
  • the state machine reads the values from the Special Function Register of the microcontroller 70 and inserts a stop bit at the end of the message.
  • the data interface 22 performs automatic addressing, which is usually initiated by the master.
  • the automatic addressing take along with the adjustment 10 all other, connected to the LIN bus 24 actuators of the motor vehicle part.
  • the last actuator in the series is detected with the aid of a LIN transceiver operating as its LIN transmitter and a LIN transceiver of a preceding actuator located as a LIN receiver, which has a 1-ohm series resistance at which a voltage drop is measured becomes. If the voltage drop falls below a certain threshold, then the corresponding actuator is the last in the series. This takes over the address transmitted by the master and ends its Addressing sequence.
  • the addressing is continued until all actuators have a valid address. Is in this way the adjustment 10 integrated into the LIN bus system 24, the address and other relevant to the adjustment 10 data, such as the direction of rotation of the DC motor 26, stored in the memory 66, wherein the programming of the microprocessor 70 ensured becomes.
  • the ASIC 60 also contains the power electronics 30.
  • This is usually designed as a so-called H-bridge 76, which consists of two high-side PMOS transistors 78 and two low-side NMOS transistors 80 exists, between each of which a tap 82 is provided for the DC motor 26.
  • the low-side NMOS transistors 80 are clocked by PWM.
  • the so-called synchronous-rectification method freewheeling via the high-side switched-over PMOS transistors 78) is used to reduce thermal losses.
  • the H-bridge 76 is protected by an overcurrent or short circuit detection and switches off automatically in case of overload.
  • a / D converter 68 which is based on a SAR structure (successive approximation register, i.e. bits are determined in succession in descending order), optionally up to two external A / D channels and the supply voltage can be measured.
  • the respective selection is software-controlled with an on-chip multiplexer.
  • the detection of the supply voltage is required for independent of the electrical system control of the DC motor 26.
  • a temperature sensor in the air conditioning system 16 of the motor vehicle or as an alternative position detection of the movable part 12, a potentiometer, not shown, can be read.
  • the software is stored in the ROM of the microcontroller 70, wherein it is ensured by the monitoring device 72 that the microcontroller 70, should it be in an undefined state, is reset.
  • the software shows the logical layer and the application layer of the LIN protocol. Accordingly, the data bytes received by the LIN transceiver 74 are interpreted. For command messages, the required actions are performed as far as possible. After a request message, the generation of a corresponding response message including a checksum to ensure error detection and / or correction takes place.
  • the fault detection includes the following types of fault: short circuit / overcurrent in the H-bridge 76, overtemperature, exceeding and falling below the supply voltage, LIN timeout and blockage of the DC motor 26 and the movable member 12, although no current through a DC despite energization of the DC motor 26 defined period is detected (end stop detection).
  • end stop detection In the case of a functioning LIN communication, the master is informed of the status of the adjustment drive 10 upon request. If, on the other hand, problems occur during the LIN bus communication, the adjusting drive 10 runs to its emergency stop position defined by the master. For example, the air distribution flap 14, if it works as a fresh air recirculation controller set to fresh air.
  • the software takes on the task of evaluating the measured voltage drop and controlling the corresponding auto-addressing steps, such as turning on or off the current sources and pull-up resistors (not shown) incorporated in the ASIC 60, as well as programming the memory 66 ,
  • the blockage detection is used to determine the end stops. These are reported to the master (in counting steps of the rotation angle sensor 36).
  • An implemented PI speed controller ensures a smooth start-up of the DC motor 26 for noise and starting current reduction. At various loads and a changing supply voltage of the PI speed controller reacts with an adjustment of the duty cycle of the PWM to ensure a constant speed of the DC motor 26.
  • the rotational speed of the DC motor 26 is reduced via a reduction in the PWM duty cycle so that the DC motor 26 smoothly discharges. This reduces the noise and improves the exact achievement of the target position.
  • the 6-volt DC motor 84 can be operated in the short term with a higher torque to overcome any blockage or stiffness. Alternatively or additionally, the blockage or stiffness can also be overcome by turning back the DC motor 26 and subsequent activation with the maximum motor current. These The procedure, however, is to avoid surveying or, if the air distributor flap 14 is in the stop.
  • a PWM frequency of about 20 kHz.
  • the DC motor 26 to better overcome the Haftreibmomente additionally low-frequency with a frequency of 5 to 25 Hz, which superimposed the actual PWM frequency is to be clocked.
  • the maximum motor current of the DC motor 26 can be adapted to different environmental conditions. In this way it is possible to reduce the maximum motor current at an increasing ambient temperature in order to avoid overheating of the adjusting drive 10.
  • control electronics 28 always causes a start of the target position of the air distribution flap 14 from the same direction. Furthermore, logic is included in the microcontroller 70 that allows detection of an unintended change in position of the air distribution door 14.
  • FIG. 3 shows a first exemplary embodiment of the housing 44 of the adjusting drive 10 in an assembled state. It has the very compact dimensions for an adjustment 10 of about 55 mm in width, about 90 mm in length and about 25 mm in height.
  • the housing 44 is formed as a plastic housing 46 and consists of a lower shell 88 and an upper shell or a lid 90, wherein the upper shell or the cover 90 has latching hooks 92 for latching with corresponding latching receptacles 94 of the lower shell 88.
  • the upper shell or the cover 90 and the lower shell 88 may also be screwed, glued or welded (for example by means of laser welding).
  • the housing 86 in particular the upper shell or the cover 90, has a recess 96 for a rotatable, with the output member 40 (not visible in Figure 3) in operative connection receptacle 98, which in turn has an opening 100 with at her opening periphery formed formations 102 for transmitting the torque generated by the output member 40 on the drive shaft, not shown, the air distributor flap 14.
  • the contour of the formations 102 may be arbitrary. In the simplest case, it is a rectangular slot. Likewise, however, symmetrical or asymmetrical oval, triangular or - as shown in Figure 3 - polygonal shapes are conceivable.
  • the receptacle 98 is guided at its outer periphery 104 through the recess 96 of the upper shell or the cover 90, wherein between the receptacle 98 and recess 96, an air gap for a low-friction rotational movement possible remains.
  • the opening 100 of the receptacle 98 may also be formed in a continuous cylindrical shape with the protrusions 102, so that both the upper shell or the cover 90 and the lower shell 88 of the housing 86 have a corresponding recess 96 for guiding the receptacle 98.
  • This offers the advantage that the adjustment drive 10 can be plugged at any distance onto the drive axis of the air distribution flap 14. Furthermore, a tilting of the adjustment drive 10 on the drive axle can be largely avoided in this way.
  • the lower shell 88 has a housing part 106 which is designed as a plug or socket and contacts 108 (see FIG. 4 b) for the energy supply connection 18, 20 and the data interface 22.
  • guide elements 110 are provided in the housing part 106. These can simultaneously serve as locking elements for the inserted plug or the inserted socket to prevent accidental release.
  • corresponding fastening openings 112 are provided as fixing points in the upper shell or the cover 90 and in the lower shell 88 of the housing 86.
  • the adjustment drive 10 can either be screwed or attached to the body part.
  • an optimization of the damping properties of the plastic housing 46 and its attachment points is possible by the spatial design and material selection.
  • FIG. 4a shows a further exemplary embodiment of the housing 44 of the adjusting drive 10 in an oblique representation with the upper cover or raised cover 90 lifted off.
  • the latching hooks 92 of the upper shell or cover 90 and the latching receptacles 94 of the lower shell 88 and the fastening openings 112 are here However, only in the upper shell or the lid 90 are provided to recognize.
  • the lower shell 88 has receptacles for the output element 40, the DC motor 26, 84 and the circuit board 62, which in turn according to Figure 4b with the control electronics 28 and the power electronics 30 in the form of the ASIC 60, the ESD protection 50, the EMC filter 52nd , the energy buffer 54 and the Hall sensor 38 designed as rotational angle sensor 36 is equipped.
  • circuit board 62 the above-mentioned contacts 108 which are shaped so that they protrude with appropriate fitting of the circuit board 62 in the lower shell 88 in serving as a socket or plug housing part 106 of the lower shell 88 and thus as the electrical contact part of the socket or of the plug.
  • appropriate guide elements 110 which can serve as locking elements for the plug or the socket at the same time.
  • the output element 40 is formed in FIG. 4 a as a reduction drive 42. It is driven by means of a screw 114 mounted on the motor shaft 32 in a rotationally fixed manner and is in operative connection with the downwardly directed receptacle 98 (not visible in FIG. 4 a), the guidance of which is now effected by a recess in the lower shell 88. Alternatively, of course, in this embodiment, a continuous through the entire housing 86 opening of the receptacle 98 are used.
  • the plastic housing has walls 115 which extend in the axial direction of the gears 116 and surrounding them in a defined, radial distance of not more than 1.2 mm over a maximum angular range.
  • the rotationally fixed on the motor shaft 32 mounted screw 114 may be made either of plastic, of metal, or of a plastic-bonded magnetic material. In the latter case, it is possible to use the worm 114 not only as a drive element for a metal worm wheel 117 of the reduction gear 42 but also as a segmented magnetic ring 34 for the rotation angle detection by means of the rotation angle sensor 36. In this case, the segmentation of the plastic-bonded magnetic material takes place at least over a defined axial region, which is covered by a scanning field of the rotational angle sensor 36.
  • the worm 114 is made of the plastic-bonded magnetic material in the region where it contacts the metal worm wheel 116 (alternatively, the worm 114 may of course be made entirely of the plastic-bonded magnetic material), it may be used with the resultant magnetic force the self-adjustment in the metal worm wheel 117 hold. An elaborate storage of the motor shaft 32 in the lower shell 88 can thus be dispensed with.
  • the embodiments shown are limited neither to the figures 1 to 4 nor to the dimensions or shapes of the housing 44 mentioned.
  • the adjusting drive 10 according to the invention can also be used in conjunction with bus systems other than the LIN bus.
  • the transistors 78, 80 used in the H-bridge 74 are not limited to PMOS or NMOS types. Instead, conventional bipolar transistors, IGBTs or FET can be used.
  • the DC motor 26 instead of an H-bridge and a B-circuit can be used as power electronics 30.
  • the adjustment 10 is used in a particularly advantageous manner as a louver, but the embodiments should not be understood as a limitation with respect to its application in this application.

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Abstract

Vorgeschlagen wird Verstellantrieb (10) zum Verstellen eines beweglichen Teils (12) in einem Kraftfahrzeug. Der erfindungsgemäße Verstellantrieb (10) umfasst mindestens ein Abtriebselement (42) zur Verstellung des beweglichen Teils (12), einen Gleichstrommotor (26) zum Antreiben des Abtriebelements (40) über eine Motorwelle (32), eine Steuerelektronik (28) zur Ansteuerung des Gleichstrommotors (26), einen mit der Steuerelektronik (28) elektrisch verbundenen Drehwinkelsensor (36) zur Erfassung von Drehwinkeln der Motorwelle (32), eine Datenschnittstelle (22) zum Empfangen zumindest eines Drehwinkelsollwertes, einer Solldrehgeschwindigkeit und/oder einer gewünschten Drehrichtung sowie zum Senden eines Antriebzustands, einen Energieversorgungsanschluss (18, 20) zur Versorgung des Verstellantriebes (10) mit Energie und ein den Verstellantrieb (10) umgebendes Gehäuse (44).

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Verstellantrieb zum Verstellen mindestens eines beweglichen Teils in einem Kraftfahrzeug sowie einen den Verstellantrieb aufweisenden Luftklappensteller.
    • Stand der Technik
  • In Kraftfahrzeugen werden Verstellantriebe, bestehend aus einem Gleichstrommotor und einem Untersetzungsgetriebe, zur Verstellung beweglicher Teile, beispielsweise von Sitzen, Schiebedächern, Fenstern oder Luftverteilerklappen einer Klimaanlage, eingesetzt. Die Steuerung bzw. Regelung der Position und der Verstellgeschwindigkeit des beweglichen Teils werden mittels verschiedener elektronischer Schaltungen und Schaltkreise zur Leistungsbereitsstellung und zur Positionserfassung bewerkstelligt.
  • Aus der KR 2001087813 A ist ein Luftklappensteller bekannt, bei dem ein Microcomputer und eine Steuerelektronik in einer gemeinsamen Kontrollvorrichtung integriert sind, um die Anzahl der benötigten Kabelverbindungen zwischen dem Luftklappensteller und der Kontrollvorrichtung sowie den Herstellungsaufwand und die Kosten zu reduzieren. Die Kontrollvorrichtung umfasst eine Datenschnittstelle zur Übertragung der Rotationsgeschwindigkeit eines in dem Luftklappensteller integrierten Elektromotors und eines von dem Microcomputer erzeugten Ansteuersignals für eine Leistungselektronik zur Ansteuerung des Elektromotors. Weiterhin ist in der Kontrollvorrichtung eine Positionskorrekturschaltung zur Steuerung oder Regelung der Position vorgesehen, um Fehler, die durch ein Überdrehen des Elektromotors oder durch eine Verstellung des Lufklappenstellers hervorgerufen werden, zu korrigieren. Ebenso weist die Kontrollvorrichtung eine Schutzschaltung auf, die eine Zerstörung des Luftklappenstellers durch Übertemperaturen infolge zu hoher Ströme, einer Überlastung oder eines Kurzschlusses zwischen dem Lufklappensteller und der Kontrollvorrichtung vermeiden soll. Schließlich enthält die Kontrollvorrichtung die bereits erwähnte Leistungselektronik zur Ansteuerung des Elektromotors und eine Unterbrecherschaltung, die mit der Positionskorrekturschaltung zusammenarbeitet. Die Kontrollvorrichtung und der Luftklappensteller sind über eine Zweidrahtleitung mit einer Länge von ein bis fünf Metern miteinander verbunden.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Der erfindungsgemäße Verstellantrieb zum Verstellen eines beweglichen Teils in einem Kraftfahrzeug umfasst mindestens ein Abtriebselement zur Verstellung des beweglichen Teils, einen Gleichstrommotor, insbesondere einen Gleichstromkollektormotor, zum Antreiben des Abtriebelements über eine Motorwelle, eine Steuerelektronik zur Ansteuerung des Gleichstrommotors, einen mit der Steuerelektronik elektrisch verbundenen Drehwinkelsensor zur Erfassung von Drehwinkeln der Motorwelle, eine Datenschnittstelle zum Empfangen zumindest eines Drehwinkelsollwertes, einer Solldrehgeschwindigkeit und/oder einer gewünschten Drehrichtung sowie zum Senden eines Antriebzustands, einen Energieversorgungsanschluss zur Versorgung des Verstellantriebes mit Energie und ein den Verstellantrieb umgebendes Gehäuse. Durch die Integretation sämtlicher mechanischer und elektronischer Komponenten des Verstellantriebs in einem gemeinsamen Gehäuse ergibt sich der Vorteil eines deutlich reduzierten Systempreises in Verbindung mit der Einsparung von Bauraum und Gewicht. Darüber hinaus gestattet der erfindungsgemäße Verstellantrieb die bestmögliche Ausnutzung der Komponenten, indem beispielsweise Störungen, die durch eine lange Kabelverbindung zwischen dem elektromechanischen Antriebsteil und der Steuerelektronik entstehen können, wirksam vermieden werden und demzufolge gegenüber dem Stand der Technik ein Betrieb mit gesteigerter Zuverlässigkeit möglich ist.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den abhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale sowie aus der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung.
  • So ist vorgesehen, dass die Steuerelektronik den Gleichstrommotor über eine Leistungselektronik mit einem pulsweitenmodulierten Signal ansteuert, wobei die Frequenz des pulsweitenmodulierten Signals ca. 20 kHz beträgt, um ein hörbares Takten zu vermeiden. Wird beispielsweise bei einem Ausfahren einer Lufterverteilerklappe aus dem Anschlag heraus bei tiefen Umgebungstemperaturen ein gegenüber dem normalen Betrieb erhöhter Drehmomentbedarf erforderlich, steuert die Steuerelektronik die Leistungselektronik in vorteilhafter Weise zusätzlich tieffrequent mit einer Frequenz zwischen ca. 5 Hz und ca. 25 Hz an. In vorteilhafter Weise umfasst die Leistungselektronik eine Vollbrückenschaltung zur Ansteuerung des Gleichstrommotors, wobei auch im Falle eines 12-Volt-Bordnetzes der Gleichstrommotor als ein 6-Volt-Gleichstrommotor ausgebildet ist, um trotz einer schwankenden Versorgungsspannung immer das Nenndrehmoment zur Verfügung zu haben und bei Bedarf den Gleichstrommotor mit höherem Drehmoment betreiben zu können.
  • Da in der Regel bei einer höheren Umgebungstemperatur ein geringerer, maximaler Motorstrom des Gleichstrommotors erforderlich ist, passt die Steuerelektronik diesen an die Umgebungsbedingungen an. Weiterhin ist vorgesehen, dass die Steuerelektronik bei einer Blockierung des Verstellantriebs und/oder des beweglichen Teils ein Zurückdrehen des Gleichstrommotors bewirkt, um anschließend das Hindernis bzw. die Ursache für die Blockierung mit maximaler Motorspannung zu überwinden.
  • Um ein eventuelles Spiel des Verstellantriebs auszugleichen ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen, dass die Steuerelektronik ein Anfahren der Zielposition des beweglichen Teils stets aus der gleichen Richtung bewirkt. Weiterhin weist die Steuerelektronik eine Logik zum Erkennen einer nicht beabsichtigten Positionsveränderung des beweglichen Teils auf. Sobald die Steuerelektronik eine derartige nicht beabsichtigte Positionsveränderung erkennt, führt sie einen Kalibrierlauf des Gleichstrommotors durch und gewährleistet somit einen sicheren und zuverlässigen Betrieb des Verstellantriebs. Ebenso ist vorgesehen, dass die Steuerelektronik die Drehzahl des Gleichstrommotors in Abhängigkeit vom Abstand zu der jeweiligen Zielposition des beweglichen Teils steuert bzw. regelt.
  • In besonders einfacher und kostengünstiger Weise lässt sich eine Drehwinkelrückmeldung des Elektromotors mittels eines Drehwinkelsensors realisieren, der als ein ortsfester Hallsensor ausgebildet ist, wobei die Drehwinkel mittels eines auf der Motorwelle drehfest angeordneten, segmentierten Magnetrings berührungslos erfasst werden.
  • Die Steuerelektronik des Verstellantriebs ist auf einer Leiterplatte angeordnet und besteht zumindest aus einem ASIC, einem Filter gegen elektromagnetische Störungen, einem Energie-Puffer, einer Schutzvorrichtung gegen elektrostatische Entladung und dem Drehwinkelsensor. Dabei weist das Filter gegen elektromagnetische Störungen zumindest einen Längswiderstand und einen Kondensator auf, während der ASIC zumindest die Datenschnittstelle, die Leistungselektronik, einen Spannungsregler, einen Speicher, einen A/D-Umsetzer, einen Microcontroller und eine den Microcontroller überwachende Überwachungseinrichtung umfasst.
  • Um eine einfache und schnelle Anbindung des Verstellantriebs an ein Bus-System des Kraftfahrzeugs zu gewährleisten, besitzt die Leiterplatte zudem elektrische Kontakte für die Datenschnittstelle und den Energieversorgungsanschluss. Ein besonders vorteilhaftes Bus-System stellt in diesem Zusammenhang der bekannte LIN-Bus dar, so dass die Datenschnittstelle als LIN-Bus-Interface ausgebildet ist. Weiterhin ist vorgesehen, dass zur einfachen und schnellen Anbindung des Verstellantriebs an den LIN-Bus, beispielsweise bei einem notwendigen Austausch oder einer Neuanbindung, die Datenschnittstelle eine automatische Adressierung des Verstellantriebs durchführt.
  • In einer alternativen Ausgestaltung weist das Gehäuse des Verstellantriebs eine Ausnehmung für eine drehbare, mit dem Abtriebselement in einer Wirkverbindung stehenden Aufnahme auf, die eine durchgehende Öffnung mit an ihrem Öffnungsumfang ausgebildeten Ausformungen enthält zur Übertragung des durch das Abtriebselement erzeugten Drehmoments. Auf diese Weise ist es möglich, den Verstellantrieb auf eine entsprechend ausgebildete Antriebsachse des beweglichen Teils aufzustecken und in seiner Lage den erforderlichen, räumlichen Gegebenheiten anzupassen. Darüber hinaus gewährt die durchgehende Öffnung ein höheres Angriffsmoment auf die Antriebsachse, und es wird wirkungsvoll ein Verkanten des Verstellantriebs gegenüber der Antriebsachse vermieden. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn ein äußerer Umfang der Aufnahme durch die Ausnehmung geführt ist. Auf diese Weise können aufwändige und teure Lagerkonstruktionen vermieden werden.
  • Eine besonders einfache Herstellung des Gehäuses ergibt sich, wenn dieses aus Kunststoff gefertigt wird. Darüber hinaus ergibt sich hieraus der Vorteil, dass auf eine zusätzliche Isolierung, wie sie bei einem Metallgehäuse erforderlich wäre, verzichtet werden kann. Weiterhin bietet ein Kunststoffgehäuse gegenüber Metallgehäusen einen deutlichen Gewichtsvorteil. Das Kunststoffgehäuse besteht aus einer Unterschale und aus einer Oberschale bzw. einem Deckel, wobei die Oberschale bzw. der Deckel und die Unterschale miteinander verrastet, verschraubt, verklebt oder verschweißt sind. Die Unterschale ist derart ausgebildet, dass sie Aufnahmen für das Abtriebselement, den Gleichstrommotor und die Leiterplatte aufweist, wobei ein Gehäuseteil der Unterschale als Stecker oder Buchse mit den elektrischen Kontakten der Leiterplatte ausgebildet ist. Um die Laufruhe des Antriebs zu verbessern, ist das Kunststoffgehäuse in vorteilhafter Weise derart ausgestaltet, dass unter Berücksichtigung der Materialeigenschaften die Elastizitäts- und Dämpfungseigenschaften der Gehäuseteile sowie deren Befestigungspunkte, die Körperschallübertragungen und die Körperschallabstrahlungen minimal sind.
  • Da der Gleichstrommotor in der Regel mit einer deutlich höheren Drehzahl arbeitet als sie für das bewegliche Teil erforderlich bzw. zulässig wäre, ist das Abtriebselement als ein mechanisches Getriebe, insbesondere ein Untersetzungsgetriebe, ausgebildet. Ein derartiges Getriebe ist beispielsweise dann erforderlich, wenn das bewegliche Teil eine Luftverteilerklappe ist, wie sie in Kraftfahrzeug-Klimaanlagen zum Einsatz kommt, so dass der Verstellantrieb in diesem Fall als Bestandteil eines Luftklappenstellers arbeitet. Das Untersetzungsgetriebe besteht in der Regel aus einem oder mehreren Zahnrädern. Um eventuell eingesetzte Schmierstoffe im Bereich der Zahnradeingriffe zu halten, weist das Kunststoffgehäuse in vorteilhafter Weise Wandungen auf, die sich in axialer Richtung der Zahnräder erstrecken und diese in einem definierten, radialen Abstand über einen größtmöglichen Winkelbereich umgeben.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist das Abtriebselement ein Metall-Schneckenrad auf und steht mit einer auf der Motorachse drehfest montierten Schnecke in einer Wirkverbindung. In besonders vorteilhafter Weise besteht die Schnecke aus einem kunststoffgebundenen Magnetmaterial. Somit bewirkt die resultierende magnetische Kraft zwischen der Schnecke und dem Metall-Schneckenrad eine Selbstjustierung, wodurch eine kostenintensive und aufwändige Lagerung der Motorachse in der Unterschale vermieden werden kann. Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die aus dem kunststoffgebundenen Magnetmaterial bestehende Schnecke zumindest über einen definierten achsialen Bereich derart magnetisiert ist, dass sie als segmentierter Magnetgeber für den Drehwinkelsensor dient.
    • Zeichnung
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren 1 bis 4 beispielhaft erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen in den Figuren auf gleiche Bestandteile mit einer gleichen Funktionsweise hindeuten. Die Figuren der Zeichnung, deren Beschreibung sowie die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Ein Fachmann wird diese Merkmale auch einzeln betrachten und zu weiteren sinnvollen Kombinationen zusammenfassen. Insbesondere wird ein Fachmann auch die Merkmale aus unterschiedlichen Ausführungsbeispielen zu weiteren sinnvollen Kombinationen zusammenfassen.
  • Es zeigen
    • Fig. 1: ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Verstellantriebs,
    • Fig. 2: ein Blockschaltbild der in dem Verstellantrieb eingesetzten Elektronik zur Ansteuerung eines Gleichstrommotors,
    • Fig. 3: ein erstes Ausführungsbeispiel eines Gehäuses des Verstellantriebs in einem zusammengesetzten Zustand,
    • Fig. 4a: ein weiteres Ausführungsbeispiel des Gehäuses des Verstellantriebs in einer Schrägdarstellung mit abgehobener Oberschale bzw. abgehobenem Deckel und
    • Fig. 4b: eine schematische Darstellung einer mit der Elektronik des Verstellantriebs bestückten Leiterplatte.
  • Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Verstellantriebs 10 zum Verstellen eines beweglichen Teils 12 in einem Kraftfahrzeug. Im Folgenden wird bei dem beweglichen Teil 12 stets von einer Luftverteilerklappe 14 einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage 16 ausgegangen. Es können aber auch andere bewegliche Teile 12 des Kraftfahrzeugs, beispielsweise Sitze, Schiebedächer, Fenster oder dergleichen, mit dem Verstellantrieb 10 bewegt werden.
  • Der Verstellantrieb 10 wird über einen Energieversorgungsanschluss 18, 20 mit Energie versorgt, wobei ein Versorgungskontakt 18 mit einer Versorgungsspannung einer nicht gezeigten Energiequelle, beispielsweise einer Kraftfahrzeug-Batterie, und ein Massekontakt 20 mit Masse GND verbunden ist. Weiterhin weist der Verstellantrieb eine Datenschnittstelle 22 auf, die vorzugsweise als serielle Schnittstelle eines LIN-Bus-Systems 24 ausgebildet ist. Mittels der Datenschnittstelle 22 kann zumindest ein Drehwinkelsollwert, eine Solldrehgeschwindigkeit und/oder eine gewünschte Drehrichtung zur Regelung oder Steuerung eines Gleichstrommotors 26, insbesondere eines Gleichstromkollektormotors, von einem nicht gezeigten, übergeordneten Steuergerät (Master) empfangen werden. Ebenso eignet sich die Datenschnittstelle 22 zum Senden eines Antriebzustands des Verstellantriebs 10 an den Master.
  • Die Datenschnittstelle 22 ist Bestandteil einer Steuerelektronik 28, die zur Regelung oder Steuerung des Gleichstrommotors 26 über eine Leistungselektronik 30 mittels einer Pulsweitenmodulation (PWM) mit einer Frequenz von beispielsweise ca. 20 kHz dient. Wird bei einem Ausfahren der Luftverteilerklappe 14 aus dem Anschlag heraus bei tiefen Umgebungstemperaturen ein erhöhtes Drehmoment benötigt, so kann der Gleichstrommotor 26 zusätzlich tieffrequent mit einer Frequenz von 5 bis 25 Hz angesteuert werden, d.h. diese tieffrequente Modulation wird der eigentlichen PWM überlagert, um eine bessere Überwindung der Haftreibmomente zu ermöglichen.
  • Mit dem Gleichstrommotor drehfest auf einer Motorwelle 32 verbunden ist ein segmentierter Magnetring 34, dessen Segmente aus Magneten abwechselnder Polarität (N, S) bestehen. Dieser Magnetring 34 wirkt auf einen ortsfest montierten Drehwinkelsensor 36, zum Beispiel einen Hall-Sensor 38 oder dergleichen, der mit der Steuerelektronik 28 elektrisch verbunden ist und zur berührungslosen Erfassung von Drehwinkeln der Motorwelle 32 dient.
  • Um die Luftverteilerklappe 14 mit einem ausreichenden Moment und der erforderlichen Geschwindigkeit bewegen zu können, ist die Motorwelle 32 des Gleichstrommotors 26 mit einem Abtriebselement 40 verbunden, das als mechanisches Untersetzungsgetriebe 42 ausgebildet ist.
  • Schließlich ist der Verstellantrieb 10 von einem Gehäuse 44 umgeben, das in vorteilhafter Weise als Kunststoffgehäuse 46 ausgebildet ist. Auf die Ausgestaltung des Gehäuses 44, 46 wird ausführlich im Zusammenhang mit den Figuren 3 und 4 eingegangen.
  • Figur 2 gibt einen Überblick über die in dem Verstellantrieb 10 eingesetzte Elektronik 48 zur Ansteuerung des Gleichstrommotors 26. Diese besteht im Wesentlichen aus der bereits erwähnten Steuerelektronik 28, der Leistungselektronik 30, dem Drehwinkelsensor 36, einer Schutzvorrichtung gegen elektrostatische Entladungen (ESD-Schutz) 50, einem mit der an dem Versorgungskontakt 18 anliegenden Versorgungspannung verbundenen Filter gegen elektromagnetische Störungen (EMC-Filter) 52 und einem Energiepuffer 54.
  • Das EMC-Filter ist als Filter 1. Ordnung ausgebildet und aus einem Längswiderstand 56 sowie einem Kondensator 58 aufgebaut, wobei auch Filter höherer Ordnungen zum Einsatz kommen können. In vorteilhafter Weise kann der Kondensator 58 des EMC-Filters zusätzlich als Energiepuffer 54 dienen, um Einbrüche der Versorgungsspannung für kurze Zeitspannen zu überbrücken.
  • Die Steuerelektronik 28 und die Leistungselektronik 30 sind in einem ASIC 60 integriert und zusammen mit dem Drehwinkelsensor 36, dem ESD-Schutz 50, dem EMC-Filter 52 und dem Energiepuffer 54 auf einer Leiterplatte 62 (siehe Figur 4b) angeordnet. Dabei umfasst die in den ASIC 60 integrierte Steuerelektronik 28 folgende Funktionsblöcke:
    • die Datenschnittstelle 22,
    • einen Spannungsregler 64,
    • einen als EEPROM oder OTP augebildeten Speicher 66 zum Abspeichern der Daten des Gleichstrommotors 26,
    • einen A/D-Umsetzer 68 zum Einlesen externer Signale und zur Messung der Versorgungsspannung,
    • einen Microcontroller 70 inklusive ROM sowie
    • eine den Microcontroller 70 überwachende Überwachungseinrichtung (Watchdog) 72.
  • Der Spannungsregler 64 generiert aus der an dem Versorgungskontakt 18 anliegenden Versorgungsspannung des Kraftfahrzeugs (in der Regel ca. 12 bis 14 V) eine ASIC-interne Spannung von 3,3 V. Diese dient der Versorgung des ASICs 60 und als Referenzspannung für den A/D-Umsetzer 68. Weiterhin kann die ASIC-interne Spannung auch für eine nicht gezeigte Übertemperatur-Erkennungslogik des ASICs 60 herangezogen werden, die im Falle einer Übertemperaturwarnung ein Abschalten des Verstellantriebs 10 bewirkt.
  • Die Datenschnittstelle 22 ist - wie bereits weiter oben erwähnt - als serielle Schnittstelle eines LIN-Bus-Systems 24 ausgeführt. Sie arbeitet daher als ein so genanntes LIN-Bus-Interface 74, in dem die physikalische Schicht (LIN-Hardware) implementiert ist. Das LIN-Bus-Interface 74 besteht aus einem LIN-Transceiver und einem Zustandsautomat (Finite-State-Machine). Letzterer erkennt die Baudrate, detektiert Nachrichtenanfang und -ende und schreibt das jeweils vom Master empfangene Byte in spezielle Speicherstrukturen (Special Function Register) des Microcontrollers 70, der mit Hilfe von Interrupts über das eingegangene Byte informiert wird. Beim Senden von Nachrichten liest der Zustandsautomat die Werte aus dem Special Function Register des Microcontrollers 70 aus und fügt bei Nachrichtenende ein Stopbit ein.
  • Um den Verstellantrieb 10 auf möglichst einfache und schnelle Weise an das LIN-Bus-System 24 anzukoppeln, führt die Datenschnittstelle 22 eine automatische Adressierung durch, die in der Regel vom Master initiiert wird. An der automatischen Adressierung nehmen zusammen mit dem Verstellantrieb 10 auch alle weiteren, am LIN-Bus 24 angeschlossenen Aktuatoren des Kraftfahrzeugs teil. Dabei wird jeweils der letzte sich in der Reihe befindende Aktuator mit Hilfe eines zwischen seinem als LIN-Sender arbeitenden LIN-Transceivers und einem als LIN-Empfänger arbeitenden LIN-Transceiver eines vorangeschalteten Aktuators liegendem 1-Ohm-Längswiderstands erkannt, an dem ein Spannungsabfall gemessen wird. Unterschreitet der Spannungsabfall einen bestimmten Schwellenwert, so ist der entsprechende Aktuator der Letzte in der Reihe. Dieser übernimmt die vom Master übertragene Adresse und beendet seine Adressierungssequenz. Die Adressierung wird solange fortgesetzt, bis alle Aktuatoren eine gültige Adresse aufweisen. Ist auf diese Weise der Verstellantrieb 10 in das LIN-Bus-System 24 eingebunden, so werden die Adresse sowie weitere für den Verstellantrieb 10 relevante Daten, wie beispielsweise die Drehrichtung des Gleichstrommotors 26, im Speicher 66 gespeichert, wobei dessen Programmierung vom Microprozessor 70 sichergestellt wird.
  • Neben der Steuerelektronik 28 enthält der ASIC 60 auch noch die Leistungselektronik 30. Diese ist in der Regel als eine so genannte H-Brücke 76 ausgebildet, die aus zwei High-Side-PMOS-Transistoren 78 und zwei Low-Side-NMOS-Transistoren 80 besteht, zwischen denen jeweils ein Abgriff 82 für den Gleichstrommotor 26 vorgesehen ist. Zur Modulation der Motorspannung werden die Low-Side-NMOS-Transistoren 80 mittels PWM getaktet. Als Freilauf wird zur Verringerung von thermischen Verlusten das so genannte Synchronous-Rectification-Verfahren (Freilauf über die leitend geschalteten High-Side-PMOS-Transistoren 78) verwendet. Die H-Brücke 76 ist durch eine Überstrom- bzw. Kurzschluss-Erkennung geschützt und schaltet im Überlastfall automatisch ab. Bei einer Unterschreitung der für den Betrieb des Gleichstrommotors 26 erforderlichen Versorgungsspannung erfolgt ebenfalls eine Deaktivierung der H-Brücke 76. Dies verhindert bzw. verlangsamt einen weiteren Abfall der Versorgungsspannung und kann somit ein ungewolltes Zurücksetzen des Microcontrollers 70 vermeiden.
  • Mit Hilfe des A/D-Umsetzers 68, dem eine SAR-Struktur (Successive Approximation Register, d.h. Bits werden in absteigender Reihenfolge nacheinander bestimmt) zu Grunde liegt, können wahlweise bis zu zwei externe A/D-Kanäle und die Versorgungsspannung gemessen werden. Die jeweilige Auswahl erfolgt softwaregesteuert mit einem chipinternen Multiplexer. Die Erfassung der Versorgungsspannung ist für die vom Bordnetz unabhängige Ansteuerung des Gleichstrommotors 26 erforderlich. Mit Hilfe der externen A/D-Kanäle kann beispielsweise ein Temperatursensor in der Klimaanlage 16 des Kraftfahrzeugs oder als alternative Lageerkennung des beweglichen Teils 12 ein nicht gezeigtes Potentiometer eingelesen werden.
  • Der Microcontroller 70 arbeitet die nachfolgend beschriebene Software ab und übernimmt damit die Steuerung des ASICs 60:
    • LIN-Datenverarbeitung,
    • Detektion von Fehlern,
    • Autoadressierung,
    • Endanschlagserkennung,
    • Speicherverwaltung,
    • Geschwindigkeits-, Temperatur- und Positionsregelung.
  • Die Software ist in dem ROM des Microcontrollers 70 abgelegt, wobei durch die Überwachungseinrichtung 72 sichergestellt ist, dass der Microcontroller 70, sollte er sich in einem nicht definierten Zustand befinden, zurückgesetzt wird. In der Software sind die logische Schicht und die Applikationsschicht des LIN-Protokolls abgebildet. Entsprechend werden die mittels des LIN-Transceivers 74 empfangenen Datenbytes interpretiert. Bei Kommando-Nachrichten werden die geforderten Aktionen soweit wie möglich durchgeführt. Nach einer Anfrage-Nachricht erfolgt die Generierung einer entsprechenden Antwort-Nachricht inklusive einer Checksumme zur Gewährleistung einer Fehlererkennung und/oder -korrektur.
  • Die Fehlerdetektion umfasst folgende Fehlerarten: Kurzschluss/Überstrom in der H-Brücke 76, Übertemperatur, Über- und Unterschreiten der Versorgungsspannung, LIN-Timeout und Blockade des Gleichstrommotors 26 bzw. des beweglichen Teils 12, wenn trotz Bestromung des Gleichstrommotors 26 keine Rotation über einen definierten Zeitraum detektiert wird (Endanschlagerkennung). Im Falle einer funktionierenden LIN-Kommunikation wird der Master bei entsprechender Anfrage über den Status des Verstellantriebs 10 informiert. Treten dagegen Probleme während der LIN-Bus-Kommunikation auf, läuft der Verstellantrieb 10 an seine vom Master definierte Notlaufposition. Beispielsweise wird die Luftverteilerklappe 14, wenn sie als Frischluft-Umluft-Steller arbeitet, auf Frischluftzufuhr gestellt. Werden eine Übertemperatur im ASIC 60, ein Über- oder Unterschreiten der Versorgungsspannung und/oder eine erhöhte Stromaufnahme des Gleichstrommotors 26 erkannt, so erfolgt unmittelbar oder nach einer vorgebbaren Zeitspanne die Abschaltung des Gleichstrommotors 26. Alternativ kann bei einer aktiven Übertemperaturwarnung auch die Drehgeschwindigkeit des Gleichstrommotors 26 verlangsamt werden, um einer weiteren Erwärmung des Verstellantriebs 10 entgegenzuwirken. Tritt ein Fehler in der Leistungselektronik 30 auf (zum Beispiel durch einen Defekt eines oder mehrerer Transistoren 78, 80), so erkennt die Software-Logik diesen Fehler. Der Gleichstromotor 26 wird daraufhin deaktiviert, und die Steuerelektronik 28 meldet die Leistungselektronik 30 dem Master als defekt.
  • Bezüglich der Autoadressierung übernimmt die Software die Aufgabe, den gemessenen Spannungsabfall auszuwerten und die entsprechenden Autoadressierungsschritte, wie das Ein- oder Ausschalten der in dem ASIC 60 integrierten Stromquellen und Pull-Up-Widerstände (nicht gezeigt) sowie das Programmieren des Speichers 66, zu steuern.
  • Bei der Kalibrierlauf-Vorgabe durch den Master wird die Blockadeerkennung zur Determinierung der Endanschläge verwendet. Diese werden dem Master gemeldet (in Zählschritten des Drehwinkelsensors 36). Ein implementierter PI-Geschwindigkeitsregler stellt einen sanften Anlauf des Gleichstrommotors 26 zur Geräusch- und Anlaufstromreduktion sicher. Auf verschiedene Lasten und eine sich verändernde Versorgungsspannung reagiert der PI-Geschwindigkeitsregler mit einer Anpassung des Duty-Cycles der PWM, um eine konstante Drehzahl des Gleichstrommotors 26 zu gewährleisten. Nähert sich der Verstellantrieb 10 seiner Sollposition, so wird die Drehgeschwindigkeit des Gleichstrommotors 26 über eine Reduzierung des PWM-Duty-Cyles verringert, damit der Gleichstrommotor 26 sanft ausläuft. Dies verringert das Geräusch und verbessert das exakte Erreichen der Zielposition. Entsprechend kann auch eine sanfte Drehrichtungsumkehr, beispielsweise zur möglichst leisen und schonenden Anpassung der Lüftungsklappe 14 an veränderte äußere Klimabedingungen, realisiert werden. Weiterhin ist es möglich, den Gleichstrommotor 26 ohne Nachteile hinsichtlich des Abtriebmoments extrem langsam fahren zu lassen (Schleichfahrt).
  • Durch die Verwendung eines als 6-Volt-Gleichstrommotor 84 ausgebildeten Gleichstrommotors 26 in einem 12-Volt-Bordnetz ist es möglich, trotz einer schwankenden Versorgungsspannung stets das Nenndrehmoment zur Verfügung zu haben. Darüber hinaus kann bei Bedarf der 6-Volt-Gleichstrommotor 84 kurzfristig mit einem höheren Drehmoment betrieben werden, um eine eventuelle Blockade oder Schwergängigkeit zu überwinden. Alternativ oder ergänzend kann die Blockade oder Schwergängigkeit auch durch ein Zurückdrehen des Gleichstrommotors 26 und anschließender Ansteuerung mit dem maximalen Motorstrom überwunden werden. Diese Vorgehensweise ist jedoch bei einer Vermessungsfahrt oder, wenn sich die Luftverteilerklappe 14 im Anschlag befindet, zu vermeiden.
  • In der Regel erfolgt die Ansteuerung des Gleichstrommotors 26 zur Vermeidung eines hörbaren Taktens über die Leistungselektronik 30 mit einer PWM-Frequenz von ca. 20 kHz. Wird jedoch ein erhöhtes Drehmoment gefordert - beispielsweise bei einem Ausfahren der Luftverteilerklappe 14 aus dem Anschlag heraus bei tiefen Umgebungstemperaturen - , kann der Gleichstrommotor 26 zur besseren Überwindung der Haftreibmomente zusätzlich tieffrequent mit einer Frequenz von 5 bis 25 Hz, die der eigentlichen PWM-Frequenz überlagert ist, getaktet werden.
  • Mittels des in der Steuerelektronik 28 integrierten Microcontrollers 70 kann der maximale Motorstrom des Gleichstrommotors 26 an unterschiedliche Umgebungsbedingungen angepasst werden. Auf diese Weise ist es möglich, den maximalen Motorstrom bei einer steigenden Umgebungstemperatur zu verringern, um eine Überhitzung des Verstellantriebs 10 zu vermeiden.
  • Zum Spielausgleich des Verstellantriebs 10 ist vorgesehen, dass die Steuerelektronik 28 ein Anfahren der Zielposition der Luftverteilerklappe 14 stets aus der gleichen Richtung bewirkt. Weiterhin ist eine Logik in dem Microcontroller 70 enthalten, die ein Erkennen einer nicht beabsichtigten Positionsveränderung der Luftverteilerklappe 14 ermöglicht.
  • In Figur 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des Gehäuses 44 des Verstellantriebs 10 in einem zusammengesetzten Zustand gezeigt. Es weist die für einen Verstellantrieb 10 sehr kompakten Ausmaße von ca. 55 mm in der Breite, ca. 90 mm in der Länge und ca. 25 mm in der Höhe auf. Das Gehäuse 44 ist als Kunststoffgehäuse 46 ausgebildet und besteht aus einer Unterschale 88 und einer Oberschale bzw. einem Deckel 90, wobei die Oberschale bzw. der Deckel 90 Rasthaken 92 zur Verrastung mit entsprechenden Rastaufnahmen 94 der Unterschale 88 aufweist. Alternativ können die Oberschale bzw. der Deckel 90 und die Unterschale 88 aber auch verschraubt, verklebt oder verschweißt (beispielsweise mittels Laserschweißen) sein. Das Gehäuse 86, insbesondere die Oberschale bzw. der Deckel 90, weist eine Ausnehmung 96 für eine drehbare, mit dem Abtriebselement 40 (nicht in Figur 3 zu erkennen) in einer Wirkverbindung stehende Aufnahme 98 auf, die ihrerseits eine Öffnung 100 besitzt mit an ihrem Öffnungumfang ausgebildeten Ausformungen 102 zur Übertragung des durch das Abtriebselement 40 erzeugten Drehmoments auf die nicht gezeigte Antriebsachse der Luftverteilerklappe 14. Die Kontur der Ausformungen 102 kann dabei beliebig sein. Im einfachsten Fall ist sie ein rechteckiger Schlitz. Ebenso sind aber auch symmetrische oder unsymmetrische ovale, drei- oder - wie in Figur 3 gezeigt - mehreckige Formen denkbar. In vorteilhafter Weise wird die Aufnahme 98 an ihrem äußeren Umfang 104 durch die Ausnehmung 96 der Oberschale bzw. des Deckels 90 geführt, wobei zwischen Aufnahme 98 und Ausnehmung 96 ein Luftspalt für eine möglichst reibungsarme Drehbewegung verbleibt.
  • In einer alternativen Ausgestaltung kann die Öffnung 100 der Aufnahme 98 auch durchgehend zylinderförmig mit den Ausformungen 102 ausgebildet sein, so dass sowohl die Oberschale bzw. der Deckel 90 als auch die Unterschale 88 des Gehäuses 86 eine entsprechende Ausnehmung 96 zur Führung der Aufnahme 98 aufweisen. Dies bietet den Vorteil, dass der Verstellantrieb 10 in beliebigem Abstand auf die Antriebsachse der Luftverteilerklappe 14 aufsteckbar ist. Weiterhin kann auf diese Weise ein Verkanten des Verstellantriebs 10 auf der Antriebsachse weitgehend vermieden werden.
  • Zur Verbindung des Verstellantriebs 10 mit dem LIN-Bus-System 24 und der Versorgungsspannung sowie der elektrischen Masse GND besitzt die Unterschale 88 ein Gehäuseteil 106, das als Stecker oder Buchse ausgebildet ist und Kontakte 108 (siehe Figur 4b) für den Energieversorgungsanschluss 18, 20 und die Datenschnittstelle 22 aufweist. Zur Vermeidung einer Verpolung sind in dem Gehäuseteil 106 Führungselemente 110 vorgesehen. Diese können gleichzeitig als Rastelemente für den eingesteckten Stecker oder die eingesteckte Buchse dienen, um ein ungewolltes Herauslösen zu vermeiden.
  • Um den Verstellantrieb mit einem Karosserieteil des Kraftfahrzeugs zu verbinden, sind in der Oberschale bzw. dem Deckel 90 und in der Unterschale 88 des Gehäuses 86 entsprechende Befestigungsöffnungen 112 als Befestigungspunkte vorgesehen. Mittels dieser kann der Verstellantrieb 10 entweder an dem Karosserieteil festgeschraubt oder aufgesteckt werden. Um die Laufruhe des Antriebs zu verbessern, ist durch die räumliche Gestaltung und Materialauswahl eine Optimierung der Dämpfungseigenschaften des Kunststoffgehäuses 46 sowie dessen Befestigungspunkte möglich.
  • Figur 4a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Gehäuses 44 des Verstellantriebs 10 in einer Schrägdarstellung mit abgehobener Oberschale bzw. abgehobenem Deckel 90. Wiederum sind die Rasthaken 92 der Oberschale bzw. des Deckels 90 und die Rastaufnahmen 94 der Unterschale 88 sowie die Befestigungsöffnungen 112, die hier jedoch nur in der Oberschale bzw. dem Deckel 90 vorgesehen sind, zu erkennen. Die Unterschale 88 besitzt Aufnahmen für das Abtriebselement 40, den Gleichstrommotor 26, 84 und die Leiterplatte 62, die ihrerseits gemäß Figur 4b mit der Steuerelektronik 28 und der Leistungselektronik 30 in Gestalt des ASICs 60, des ESD-Schutzes 50, des EMC-Filters 52, des Energiepuffers 54 und des als Hall-Sensor 38 ausgebildeten Drehwinkelsensors 36 bestückt ist. Weiterhin weist die Leiterplatte 62 die bereits erwähnten Kontakte 108 auf, die derart geformt sind, dass sie bei entsprechender Einpassung der Leiterplatte 62 in die Unterschale 88 in den als Buchse oder Stecker dienenden Gehäuseteil 106 der Unterschale 88 hineinragen und somit als elektrischer Kontaktteil der Buchse bzw. des Steckers fungieren. Auch hier wird die Verpolung eines eingesteckten Steckers bzw. einer eingesteckten Buchse durch entsprechende Führungselemente 110 vermieden, die gleichzeitig als Rastelemente für den Stecker bzw. die Buchse dienen können.
  • Das Abtriebselement 40 ist in Figur 4a als Untersetzungsgetreibe 42 ausgebildet. Es wird über eine auf der Motorachse 32 drehfest montierte Schnecke 114 angetrieben und steht in einer Wirkverbindung mit der nach unten gerichteten Aufnahme 98 (in Figur 4a nicht zu erkennen), deren Führung nun durch eine Ausnehmung in der Unterschale 88 erfolgt. Alternativ kann natürlich auch in diesem Ausführungsbeispiel eine durch das gesamte Gehäuse 86 durchgehende Öffnung der Aufnahme 98 zum Einsatz kommen. In diesem Fall müsste jedoch zumindest eines der zu erkennenden Zahnräder 116 entsprechend ausgebildet und geführt sein, so dass die Antriebsachse des Luftklappenstellers 14 durch dessen Drehpunkt und durch die entsprechenden Ausnehmungen der Unterschale 88 und der Oberschale bzw. des Deckels 90 hindurchragen kann. Um eventuell eingesetzte Schmierstoffe im Bereich der Zahnradeingriffe zu halten, weist das Kunststoffgehäuse Wandungen 115 auf, die sich in axialer Richtung der Zahnräder 116 erstrecken und diese in einem definierten, radialen Abstand von maximal 1,2 mm über einen größtmöglichen Winkelbereich umgeben.
  • Die auf der Motorachse 32 drehfest montierte Schnecke 114 kann entweder aus Kunststoff, aus Metall, oder aus einem kunststoffgebundenen Magnetmaterial gefertigt sein. Im letzteren Fall ist es möglich, die Schnecke 114 nicht nur als Antriebselement für ein Metall-Schneckenrad 117 des Untersetzungsgetriebes 42 sondern auch als segmentierten Magnetring 34 für die Drehwinkelerfassung mittels des Drehwinkelsensors 36 zu verwenden. Dabei erfolgt die Segmentierung des kunststoffgebundenen Magnetmaterials zumindest über einen definierten achsialen Bereich, der von einem Abtastfeld des Drehwinkelsensors 36 abgedeckct wird. Besteht die Schnecke 114 zudem in dem Bereich, mit dem sie das Metall-Schneckenrad 116 berührt, aus dem kunststoffgebundenen Magnetmaterial (alternativ kann die Schnecke 114 natürlich auch vollständig aus dem kunststoffgebundenen Magnetmaterial bestehen), so kann sie sich mit der resultierenden magnetischen Kraft zum Zwecke der Selbsjustierung im Metall-Schneckenrad 117 halten. Auf eine aufwändige Lagerung der Motorachse 32 in der Unterschale 88 kann somit verzichtet werden.
  • Es sei abschließend noch darauf hingewiesen, dass die gezeigten Ausführungsbeispiele weder auf die Figuren 1 bis 4 noch auf die genannten Ausmaße oder Formen des Gehäuses 44 beschränkt sind. Weiterhin kann der erfindungsgemäße Verstellantrieb 10 auch in Verbindung mit anderen Bus-Systemen als dem LIN-Bus eingesetzt werden. Die in der H-Brücke 74 eingesetzten Transistoren 78, 80 sind selbstverständlich nicht auf PMOS- oder NMOS-Typen beschränkt. Statt dessen können auch herkömmliche Bipolartransistoren, IGBTs oder FET zum Einsatz kommen. Ebenso kann je nach Anforderung an den Gleichstommotor 26 statt einer H-Brücke auch eine B-Schaltung als Leistungselektronik 30 eingesetzt werden. Zwar ist der Verstellantrieb 10 in besonders vorteilhafter Weise als ein Luftklappensteller einsetzbar, allerdings sollen die Ausführungsbeispiele nicht als eine Enschränkung bezüglich seiner Anwendung auf diesem Einsatzgebiet verstanden werden.

Claims (30)

  1. Verstellantrieb (10) zum Verstellen eines beweglichen Teils (12) in einem Kraftfahrzeug, mindestens umfassend
    • ein Abtriebselement (40) zur Verstellung des beweglichen Teils (12),
    • einen Gleichstrommotor (26) zum Antreiben des Abtriebelements (40) über eine Motorwelle (32),
    • eine Steuerelektronik (28) zur Ansteuerung des Gleichstrommotors (26),
    • einen mit der Steuerelektronik (28) elektrisch verbundenen Drehwinkelsensor (36) zur Erfassung von Drehwinkeln der Motorwelle (32),
    • eine Datenschnittstelle (22) zum Empfangen zumindest eines Drehwinkelsollwertes, einer Solldrehgeschwindigkeit und/oder einer gewünschten Drehrichtung sowie zum Senden eines Antriebzustands,
    • einen Energieversorgungsanschluss (18, 20) zur Versorgung des Verstellantriebes (10) mit Energie und
    • ein den Verstellantrieb (10) umgebendes Gehäuse (44).
  2. Verstellantrieb (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (28) den Gleichstrommotor (26) über eine Leistungselektronik (30) mit einem pulsweitenmodulierten Signal ansteuert.
  3. Verstellantreib (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (28) die Drehzahl des Gleichstrommotors (26) in Abhängigkeit vom Abstand zu der jeweiligen Zielposition des beweglichen Teils (12) steuert bzw. regelt.
  4. Verstellantrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (28) die Leistungselektronik (30) zusätzlich tieffrequent mit einer Frequenz zwischen ca. 5 Hz und ca. 25 Hz ansteuert.
  5. Verstellantrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (28) einen maximalen Motorstrom des Gleichstrommotors (26) an Umgebungsbedingungen, beispielsweise durch Verringerung des maximalen Motorstroms bei steigender Umgebungstemperatur, anpasst.
  6. Verstellantrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (28) bei einer Blockierung des Gleichstrommotors (26) und/oder des beweglichen Teils (12) ein Zurückdrehen des Gleichstrommotors (26) bewirkt.
  7. Verstellantrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (28) ein Anfahren der Zielposition des beweglichen Teils (12) stets aus der gleichen Richtung bewirkt.
  8. Verstellantrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (28) eine Logik zum Erkennen einer nicht beabsichtigten Positionsveränderung des beweglichen Teils (12) aufweist.
  9. Verstellantrieb (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (28) bei Erkennen einer nicht beabsichtigten Positionsveränderung des beweglichen Teils (12) einen Kalibrierlauf des Gleichstrommotors (26) durchführt.
  10. Verstellantrieb (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkelsensor (36) ein ortsfester Hallsensor (38) ist, der die Drehwinkel mittels eines auf der Motorwelle (32) drehfest angeordneten, segmentierten Magnetrings (34, 114) berührungslos erfasst.
  11. Verstellantrieb (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (28) auf einer Leiterplatte (62) angeordnet ist und zumindest aus einem ASIC (60), einem Filter gegen elektromagnetische Störungen (52), einem Energie-Puffer (54), einer Schutzvorrichtung gegen elektrostatische Entladung (50) und dem Drehwinkelsensor (38) besteht.
  12. Verstellantrieb (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter gegen elektromagnetische Störungen (52) zumindest einen Längswiderstand (56) und einen Kondensator (58) aufweist.
  13. Verstellantrieb (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der ASIC (60) zumindest die Datenschnittstelle (22), die Leistungselektronik (30), einen Spannungsregler (64), einen Speicher (66), einen A/D-Umsetzer (68), einen Microcontroller (70) und eine den Microcontroller (70) überwachende Überwachungseinrichtung (72) umfasst.
  14. Verstellantrieb (10) nach Anspruch 11 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (62) elektrische Kontakte (108) aufweist für die Datenschnittstelle (22) und den Energieversorgungsanschluss (18, 20).
  15. Verstellantrieb (10) nach Anspruch 1, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenschnittstelle (22) ein LIN-Bus-Interface (74) ist.
  16. Verstellantrieb (10) nach Anspruch 1, 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenschnittstelle (22) eine automatische Adressierung des Verstellantriebs (10) durchführt.
  17. Verstellantrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronik (28) eine Vollbrückenschaltung (74) zur Ansteuerung des Gleichstrommotors (26) umfasst.
  18. Verstellantrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichstrommotor (26) ein 6-Volt-Gleichstrommotor (84) ist.
  19. Verstellantrieb (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (86) eine Ausnehmung (96) aufweist für eine drehbare, mit dem Abtriebselement (40) in einer Wirkverbindung stehenden Aufnahme (98).
  20. Verstellantrieb (10) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (98) eine durchgehende Öffnung (100) aufweist mit an ihrem Öffnungsumfang ausgebildeten Ausformungen (102) zur Übertragung des durch das Abtriebselement (40) erzeugten Drehmoments.
  21. Verstellantrieb (10) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein äußerer Umfang (104) der Aufnahme (98) durch die Ausnehmung (96) geführt ist.
  22. Verstellantrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1, 18 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (44) ein Kunststoffgehäuse (46) ist, das aus einer Unterschale (88) und einer Oberschale bzw. einem Deckel (90) besteht, wobei die Oberschale bzw. der Deckel (90) und die Unterschale (88) miteinander verrastet, verschraubt, verklebt oder verschweißt sind.
  23. Verstellantrieb (10) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (40) aus einem oder mehreren Zahnrädern (116) besteht, wobei das Kunststoffgehäuse (46) Wandungen (115) aufweist, die sich in axialer Richtung der Zahnräder (116) erstrecken und diese in einem definierten, radialen Abstand über einen größtmöglichen Winkelbereich umgeben.
  24. Verstellantrieb (10) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffgehäause (46) derart ausgestaltet ist, dass unter Berücksichtigung der Materialeigenschaften die Elastizitäts- und Dämpfungseigenschaften der Gehäuseteile (88, 90) sowie deren Befestigungspunkte, die Körperschallübertragungen und die Körperschallabstrahlungen minimal sind.
  25. Verstellantrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (40) ein mechanisches Getriebe, insbesondere ein Untersetzungsgetriebe (42), ist.
  26. Verstellantrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterschale (88) Aufnahmen für das Abtriebselement (40), den Gleichstrommotor (26) und die Leiterplatte (62) aufweist, wobei ein Gehäuseteil (106) der Unterschale (88) als Stecker oder Buchse mit den elektrischen Kontakten (108) der Leiterplatte (62) ausgebildet ist.
  27. Verstellantrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (40) ein Metall-Schneckenrad (117) aufweist und mit einer auf der Motorachse (32) montierten Schnecke (114) in einer Wirkverbindung steht, wobei die Schnecke (114) aus einem kunststoffgebundenen Magnetmaterial besteht, das aufgrund der resultierenden magnetischen Kraft zwischen der Schnecke (114) und dem Metall-Schneckenrad (117) eine Selbstjustierung bewirkt.
  28. Verstellantrieb (10) nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem kunststoffgebundenen Magnetmaterial bestehende Schnecke (114) zumindest über einen definierten achsialen Bereich derart magnetisiert ist, dass sie als segmentierter Magnetgeber für den Drehwinkelsensor (36) dient.
  29. Verstellantrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Teil (12) eine Luftverteilerklappe (14) ist.
  30. Luftklappensteller mit einem Verstellantrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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